DE3644212A1 - Elektrischer schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter mit einer in einem Schaltergehäuse drehbar gelagerten, mindestens einen Schaltnocken aufweisenden Schaltkulisse, die durch Drehen eine Schaltfeder zwischen mindestens zwei Schaltpositionen ver­ stellt und die in der einen Schaltposition die Schaltfeder gegen einen Festkontakt zur Anlage bringt.

Es ist bereits ein elektrischer Einbauschalter mit einem Schal­ tergehäuse bekannt (DE-GM 83 01 491), in dessen Innerem ein fest­ stehender Kontakt und ein beweglicher Kontakt angeordnet ist. Der bewegliche Kontakt ist über eine halbkreisförmige Ausbiegung an einen vertikal verlaufenden Steg angeschlossen, der gleichzeitig Kontakt für eine Anschlußleitung ist. Der bewegliche Kontakt läßt sich mit einer einen Nocken aufweisenden Schaltkulisse von seiner Aus-Stellung in seine Ein-Stellung verschwenken. Damit die Schaltkulisse nicht unbeabsichtigt verstellt wird, ist mit axia­ lem Abstand zur Schaltkulisse auf der Welle eine Rastscheibe vor­ gesehen, die mit einem Zahnprofil zur Aufnahme einer Rastfeder ausgerüstet ist.

Ferner ist ein elektrischer Schalter bekannt (DE-AS 24 51 034), der mit einer Schaltkulisse ausgerüstet ist, auf der ein Nocken exzentrisch angeordnet ist, dem ein beweglicher Schaltkontakt zugeordnet ist. Der Schaltkontakt ist über einen V-förmigen Schenkel und ein bogenförmiges Zwischenstück an einen vertikal verlaufenden Schenkel angeschlossen, der sich durch das Gehäuse erstreckt und als Anschlußklemme für eine elektrische Leitung dient. Durch Drehen der Schaltkulisse wird der bewegliche Kontakt gegen ein Stützglied gedrückt, das am Boden des Gehäuses vorgese­ hen ist. Durch weiteres Drehen des Schaltnockens verschwenkt der bewegliche Kontakt auf einem Kreisbogen bis er gegen einen Fest­ kontakt zur Anlage kommt. Auf der gleichen Welle wie die Schalt­ kulisse ist ein Rastrad mit axialem Abstand zur Schaltkulisse an­ geordnet, das mit einer Rastfeder zusammenwirkt und den Schalt­ nocken in bestimmten Stellungen arretiert.

Gegenüber diesen Anordnungen hat die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil, daß der Schalter bei gleicher oder sogar noch größerer elektrischer Leistung kleiner ausgeführt werden kann, so daß für dessen Einbau in den betreffenden Geräten, wie beispielsweise in Küchengeräten, Haartrocknern oder Kaffeemaschinen, weniger Platz vorgesehen werden muß.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Schalter der eingangs genannten Art die Schaltkulisse aus einem ersten Kreissegment, auf dem mindestens ein Schaltnocken angeordnet ist, und aus einem zweiten Kreissegment besteht, auf dem Rastschalt­ segmente vorgesehen sind, wobei die beiden Kreissegmente in einer Ebene angeordnet sind.

Durch die Integrierung von Schaltkulisse und Rastschaltsegmenten in einem einzigen scheibenförmigen Bauteil kann im Schalterge­ häuse mit einem Minimum an Platz ausgekommen werden, so daß das Schaltergehäuse sehr klein ausgebildet werden kann.

Dabei ist es vorteilhaft, daß der mit der Schaltfeder verbundene, bewegliche Kontakt über den Schaltnocken auf einer Kurvenbahn verstellbar ist, dessen Radius sich verändert. Auf diese Weise wird bei Anlage des Schaltnockens gegen die Schaltfeder der be­ wegliche Kontakt vertikal sowie horizontal mit Bezug auf den im Schaltergehäuse vorgesehen Festkontakt verstellt, so daß bei Anlage des beweglichen Kontaktes gegen den Festkontakt der beweg­ liche Kontakt auf der Oberfläche des Festkontaktes horizontal verschoben wird. Hierdurch wird eine Verkokung der Schaltkontak­ te durch ständige Selbstreinigung der Kontaktflächen entgegenge­ wirkt. Die vorteilhafte Bewegung des beweglichen Kontaktes wird dadurch begünstigt, daß die Schaltfeder aus einem mit dem Schal­ tergehäuse verbundenen Steg besteht, an den sich ein Kreisbogen­ stück, ein dachförmig verlaufender Teil und abschließend ein ge­ radförmig verlaufender Teil zur Aufnahme des beweglichen Kontak­ tes anschließt. Das Kreisbogenstück sowie der dachförmig verlau­ fende Teil sind so zu Schaltnocken ausgerichtet, daß bei Anlage des Schaltnockens gegen die Schaltfeder der bewegliche Kontakt zuerst vertikal und zum Schluß ein wenig horizontal mit Bezug auf den Festkontakt verstellbar ist.

Der Schaltnocken sowie die Rastschaltsegmente sind einteilig miteinander verbunden und auf einem Drehkörper, beispielsweise einem zylinderförmig ausgebildeten Körper, angeordnet, der die Schaltkulisse bildet. Der Kreisbogenabschnitt für die Schaltku­ lisse kann dabei einen Winkel von ca. 180° einschließen.

Auf der Schaltkulisse können auch mehrere Nocken in Umfangsrich­ tung hintereinander angeordnet sein. Ebenso ist es möglich, meh­ rere Schaltnockenscheiben nebeneinander auf der Welle vorzusehen, wobei dann lediglich eine Schaltkulisse mit Rastschaltsegmenten ausgestattet zu werden braucht.

Die auf der Schaltkulisse vorgesehenen Rastmulden weisen wesent­ lich größere Radien auf als die die Rastmulden begrenzenden Rast­ nocken. Auf diese Weise werden indifferente Schaltstellungen und ein unbeabsichtigtes Verstellen der Schaltkulisse vermieden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, daß die Schaltkulisse wahlweise auch mit einem Zahnsegment zur Auf­ nahme einer Zahnstange ausgerüstet ist, so daß an Stelle eines rotierend verstellbaren ein linear verstellbares Schaltelement geschaffen wird, mit dem die Schaltkulisse drehbar ist.

Die Form und das Material der Schaltfeder bestimmen unter anderem die definierte Rückstellkraft. Die durch bevorzugte Form der Schaltfeder wird diese somit sehr schnell zurückgestellt, wodurch die Funkenbildung zwischen den Kontaktflächen und somit deren Verkokung klein gehalten wird. Sollte dennoch eine Verkokung der Kontaktflächen auftreten, so wird durch die Schiebebewegung des beweglichen Kontaktes auf dem Festkontakt ständig eine Selbstrei­ nigung der Kontaktflächen herbeigeführt. Dadurch ist es auch möglich, höhere elektrische Leistungen als bei herkömmlichen Schaltern zu schalten.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den übrigen Un­ teransprüchen hervor.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von mehrere Ausführungs­ wege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Schaltergehäu­ ses mit auf einer Welle angeordneter Schaltkulisse und einer über die Schaltkulisse betätigbaren Schaltfeder in angehobener Stellung;

Fig. 2 ein weiteres Ausführugsbeispiel einer Schaltku­ lisse, die über eine Zahnstange verstellbar ist;

Fig. 3 das Schaltergehäuse mit einem über ein Filmscharnier an eine Seitenwand des Schaltergehäuses schwenkbar angeschlossenen Deckel;

Fig. 4 die auf dem Boden des Schaltergehäuses angeordnete Schaltfeder;

Fig. 5 ein auf der Welle gegenüber dem Schaltnocken an­ geordnetes Zahnradsegment, das mit einer am Schal­ tergehäuse verstellbar gelagerten Zahnstange in Antriebsverbindung steht;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch das Schaltergehäuse gemäß Fig. 1.

Das in Fig. 1 und 3 dargestellte Schaltergehäuse 10 besteht aus einem Boden 12 und einem ein Filmscharnier 14 an den Boden 12 angeschlossenes Gehäuseteil 18, das um 180° verschwenkbar und auf den Boden 12 aufsetzbar ist. Das Gehäuseteil 18 besteht aus parallel verlaufenden Seitenwänden 20 und 22, die über einen gewölbten Deckel 23 miteinander verbunden sind. Ferner sind die Seitenwände 20 und 22 über eine Vorderwand 24 und eine Rück­ wand 26 miteinander verbunden. Wird das Gehäuseteil 18 um 180° verschwenkt und auf den Boden 12 aufgesetzt, so liegt das Film­ scharnier 14 gegen ein Stützteil 28 an, das aufrecht auf dem Boden 12 angeordnet ist und gewährleistet, daß das Gehäuseteil 18 nicht gegenüber dem Boden 12 verschoben wird. Auf dem Boden 12 ist mittig ein Wandteil 30 vorgesehen, das den Boden 12 gemeinsam mit dem Gehäuseteil 18 in zwei gleich große Schaltkammern unter­ teilt.

Gemäß Fig. 6 können mehrere Wandteile 30 auf dem Boden 12 an­ geordnet sein, so daß mehrere nebeneinander angeordnete Schalt­ kammern 32, 35, 37 im Schaltergehäuse 10 gebildet werden. Die einzelnen Schaltkammern dienen zur Aufnahme der mit 36 bzw. 38 bezeichneten Schaltkulissen, der Festkontakt 94 und der Schalt­ federn 70.

Wie aus Fig. 6 hervorgeht, können die Schaltkulissen 36 und 38 einteilig miteinander verbunden sein und stirnseitig mit einem Flansch 40 ausgerüstet sein, der in der Vorderwand 24 und der Rückwand 26 vorgesehenen Bohrung 42 drehbar aufgenommen ist. Durch den Flansch 40 sowie durch die Schaltkulissen 36 und 38 erstreckt sich eine in etwa rechteckförmige Öffnung 44 zur Auf­ nahme eines Stellgliedes, mittels dessen die Schaltkulissen 36 und 38 gedreht werden können. An die Schaltkulisse 38 schließt sich ein Zahnsegment 48 an, das ein Bogenmaß von ca. 180° umfaßt. Die einzelnen Zähne 50 stehen mit einer Zahnstange 52 in Ver­ bindung, die in einer im Deckel 23 vorgesehenen Aussparung 54 verschiebbar gelagert ist. Mittels der Zahnstange 52 lassen sich die Schaltkulissen 36 und 38 in die gewünschte Schaltposition drehen. Die Zahnstange 52 kann hierzu mit einem Griffteil 56 versehen sein.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, besteht die Schaltkulisse 36 aus einem ersten Kreissegment, das durch den Winkel ε gekennzeichnet und ca. 180° ist. Auf dem ersten Kreissegment befindet sich ungefähr mittig ein halbkreisförmiger Schaltnocken 60, an den sich rechts und links Ausschaltstellungen 62 und 63 anschließen. An die Ausschaltstellung 63 schließt sich hier noch ein weiterer Schaltnocken 64 an. An das erste Kreissegment schließt sich ein zweites Kreissegment an, auf dem zahlreiche, nebeneinander angeordnete Rastschaltsegmente 66 vorgesehen sind. Die Rastschaltsegmente 66 sowie der Schaltnocken 60, 64 und die Ausschaltstellungen 62 und 63 sind alle in der gleichen Ebene angeordnet und bilden somit eine relativ schmale Scheibe. Die einzelnen Rastschaltsegmente 66 bestehen aus bogenförmigen Rastmulden 72, die jeweils durch Rastnocken 74 begrenzt werden. Der Radius R 3 einer Rastmulde ist wesentlich größer als der Ra­ dius R 4 eines Rastnockens. Die Rastschaltsegmente 66 wirken mit einer Rastfeder 75 zusammen, die im oberen Teil des Schalterge­ häuses 10 vorgesehen ist. Die Rastfeder 75 weist eine Ausbuch­ tung 76 auf, die den Rastmulden 72 angepaßt ist und die durch Einführen der Ausbuchtung 76 in die Rastmulden 72 die Schalt­ stellungen in Verbindung mit der Schaltfeder 70 definiert und festsetzt. Wird beispielsweise die Schaltkulisse 36 gedreht, so wird die Rastfeder über die Rastnocken 74 nach oben ausgebeult, so daß die Rastnocken sich an der Ausbuchtung 76 der Rastfeder 75 vorbeibewegen können bis die Ausbuchtung 76 in eine neue Rast­ mulde 72 eingeführt ist. Die einzelnen, nebeneinanderliegenden Rastmulden 72 stellen somit die verschiedenen Schaltpositionen des elektrischen Schalters dar. Dadurch, daß die Rastfeder 75 lose im Schaltergehäuse 10 angeordnet ist, wird bei Schaltbewe­ gungen keine Klemmung verursacht und gleichbleibende Schaltkräfte gewährleistet. Sind mehrere Schaltkulissen nebeneinander angeord­ net, so braucht lediglich eine Schaltkulisse mit Rastschaltseg­ menten 66 ausgerüstet zu sein.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, besteht die Schaltfeder 70 aus einem mit Bezug auf den Boden 12 des Schaltergehäuses 10 vertikal ver­ laufenden Steg 80, der sich durch eine im Boden 12 vorgesehene Öffnung 82 erstreckt und dessen am Boden 12 herausstehender Teil als Anschlußfahne für die Stromzuführung dient. An das obere Ende des Steges 80 schließt sich ein Kreisbogenstück 84 an, dessen Winkel ca. 200° groß ist. An das Kreisbogenstück 84 schließt sich ein in etwa geradverlaufender Teil 86 an, der mit der Hori­ zontalen bzw. mit dem Boden 12 einen Winkel δ von ca. 30° bildet. An den Teil 86 wiederum schließt sich ein dachförmiger Teil 88 an, dessen Winkel α ca. 80° beträgt. An den dachförmi­ gen Teil 88 schließt sich ein geradverlaufender Teil mit dem (beweglichen) Kontakt 90 an, dessen Kontaktfläche 92 ballig aus­ gebildet ist. Der Kontakt 90 kann über die Schaltfeder 70 mittels der Schaltnocken 60, 64 gegen einen am Boden 12 vorgesehenen Festkontakt 94 zur Anlage gebracht werden. Der Festkontakt 94 ist ebenfalls mit einer Anschlußfahne 96 für die Stromzuführung ver­ sehen.

Wird beispielsweise die Schaltkulisse 36 gegen die Wirkung der Rastfeder 75 verstellt, so bewegt sich die Stirnseite des Schalt­ nockens 60 gegen den dachförmigen Teil 88 der Schaltfeder 70 und verschwenkt dadurch den beweglichen Kontakt 90 auf einer Kreis­ bahn R 1 (siehe Fig. 4), wobei der Radius R 1 kontinuierlich abneh­ men kann, bis er zuletzt die Größe R 2 aufweist. Das heißt, der Schaltnocken 60 bewegt über die Schaltfeder 70 den Kontakt 90 in der letzten Phase kurz oberhalb der Kontaktfläche 98 des Festkon­ taktes 94 auf einer Kurvenbahn, wobei der Kontakt 90 eine hori­ zontale Strecke S zurücklegt. Hierdurch wird der bewegliche Kon­ takt 90 auf der Kontaktfläche 98 des Festkontaktes 94 etwas ent­ langgeschoben, so daß durch diese gegenseitige Bewegung der bei­ den Kontakte 94 und 90 eine Selbstreinigung der Kontaktflä­ chen 98, 92 bewirkt wird.

Durch die Gestaltung der Rastnocken 74 und der Rastmulden 72 in Verbindung mit der Rastfeder 75 werden indifferente Schaltstel­ lungen verhindert und die Schaltgänge schnell (ruckartig) durch­ geführt, so daß Schaltfunken weitgehend vermieden werden.

Durch die vorteilhafte Ausbildung der Schaltfeder 70, insbeson­ dere durch das relativ große Kurvenstück 84, das in Verbindung mit den Teilen 86 und 88 eine lange Feder ergibt, läßt sich der gewünschte Stellweg S des beweglichen Kontaktes 90 auf einer Kurvenbahn verwirklichen. Die besondere Form und das Material der Schaltfeder 70 bestimmen eine definierte Rückstellkraft, so daß beim Abheben des beweglichen Kontaktes 90 von dem Festkontakt 94 möglichst geringe Funkenbildung entsteht. Die Verminderung der Funkenbildung wird dadurch erreicht, daß die Schaltfeder 70 den beweglichen Kontakt 90 schnell nach oben bewegt, sobald der Nocken an dem dachförmigen Teil 88 vorbeibewegt worden ist.

Die in Fig. 2 dargestellte Schaltkulisse 38 kann neben der ersten, in Fig. 1 dargestellten Schaltkulisse 36 einer zweiten Schalt­ kammer 35 fest zugeordnet sein, die mit Abstand zur ersten Schaltkammer 37 angeordnet ist (vgl. auch Fig. 6). Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, weist die Schaltkulisse 38 keine zusätzlichen Rastelemente (Rastmulden 72, Rastnocken 74, Rastfeder 75) auf, sondern erfüllt nur Schaltfunktionen. Werden mehrere Schaltku­ lissen nebeneinander angeordnet, so sind diesen jeweils ein Fest­ kontakt und eine Schaltfeder zuzuordnen.

Claims (14)

1. Elektrischer Schalter mit einer in einem Schalterge­ häuse (10) drehbar gelagerten, mindestens einen Schalt­ nocken (60) aufweisenden Schaltkulisse (36), die durch Drehen eine Schaltfeder (70) zwischen mindestens zwei Schaltpositionen verstellt und die in der einen Schalt­ position die Schaltfeder (70) gegen einen Festkontakt (94) zur Anlage bringt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt­ kulisse (36) aus einem ersten Kreissegment, auf dem min­ destens ein Schaltnocken (60) angeordnet ist, und aus einem zweiten Kreissegment besteht, auf dem Rastschaltsegmen­ te (66) vorgesehen sind, wobei die beiden Kreissegmente in einer Ebene angeordnet sind.

2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der mit der Schaltfeder (70) verbundene, be­ wegliche Kontakt (90) über den Schaltnocken (60) auf einer Kurvenbahn mit sich veränderndem Radius (R ₁ R ₂) verstell­ bar ist.

3. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schaltfeder (70) einen mit dem Schalter­ gehäuse (10) verbindbaren Steg (80) aufweist, an den sich ein Kreisbogenstück (84), dann ein dachförmig verlaufender Teil (88) und abschließend ein geradförmig verlaufender Teil zur Aufnahme des beweglichen Kontakts (90) anschließt.

4. Elektrischer Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Kreisbogenstück (84) einen Winkel (γ) von mehr als 180°, vorzugsweise zwischen 190° und 210°, ein­ schließt.

5. Elektrischer Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der dachförmige Teil (88) der Schaltfeder (70) einen Winkel (α) kleiner oder gleich 90° einschließt.

6. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das erste Kreissegment zur Aufnahme des Schaltnockens (60) einen Winkel (ε) von ca. 180° einschließt.

7. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rastschaltsegmente (66) aus bogenförmigen Rastmulden (72) bestehen, die von Rastnocken (74) begrenzt werden, wobei der Radius (R ₃) der Rastmulden (72) wesentlich größer ist als der Radius (R ₄) der Rastnocken (74).

8. Elektrischer Schalter nch Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß oberhalb der Rastschaltsegmente (66) eine Rastfeder (75) im Schaltergehäuse (10) angeordnet ist, die eine an die Rastmulden (72) angepaßte Ausbuchtung (76) auf­ weist, mittels derer die Schaltkulisse (36) in verschiedenen Stellungen festgesetzt wird.

9. Elektrischer Schalter nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rastfeder (75) lose im Schalterge­ häuse (10) angeordnet ist.

10. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zusätzlich zu der Schalternocken (60) und Raschschaltsegmente (66) aufweisenden Schaltkulisse (36) axial versetzt weitere Schaltkulissen vorgesehen sind, die nur Schaltfunktionen erfüllen und die mit mehreren, nebeneinander angeordneten Schaltfedern (70) zusammenwirken.

11. Elektrischer Schalter nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß axial versetzt zu den Schaltnocken bzw. zu den Rastschaltsegmenten ein Zahnsegment (48) vorgesehen ist, in das eine Zahnstange (52) eingreift.

12. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Schaltergehäuse (10) eine oder mehrere Schaltkammern (32, 35, 37) zur Aufnahme einer oder mehrerer axial versetzter Schaltkulissen aufweist und daß die Schaltkammern über eine Deckel (23) verschließbar sind.

13. Elektrischer Schalter nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Deckel (23) mittels eines Filmscharniers (14) an eine Gehäusewand (20) anschließbar ist.

14. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in Umfangsrichtung mehrere Schaltnocken (60, 64) hintereinander auf der Schaltkulisse (36) angeordnet sind.